汽車級溫度傳感器LM50-Q1與LM50HV-Q1：特性、應(yīng)用與設(shè)計要點

在電子設(shè)計領(lǐng)域，溫度傳感器是不可或缺的重要組件，特別是在汽車等對可靠性和精度要求極高的領(lǐng)域。今天我要給大家介紹兩款德州儀器（TI）推出的汽車級模擬溫度傳感器：LM50-Q1和LM50HV-Q1。這兩款傳感器在溫度測量方面有著出色的表現(xiàn)，下面我們就來詳細了解一下。

文件下載：lm50-q1.pdf

一、產(chǎn)品概述

LM50-Q1和LM50HV-Q1是經(jīng)過AEC-Q100認證的汽車級模擬溫度傳感器，能夠分別測量高達125°C（LM50-Q1）和150°C（LM50HV-Q1）的溫度。它們采用單正電源供電，輸出電壓與溫度呈線性比例關(guān)系，斜率為10mV/°C，在0°C時具有500mV的直流偏移，這使得在單電源供電的情況下也能讀取負溫度。

特性亮點

1. 汽車級認證：符合AEC-Q100標準，適用于汽車應(yīng)用，其中LM50-Q1為Grade-1（-40°C至+125°C），LM50HV-Q1為Grade-0（-40°C至+150°C）。
2. 功能安全能力：提供相關(guān)文檔，有助于系統(tǒng)設(shè)計，滿足安全關(guān)鍵應(yīng)用的需求。
3. 行業(yè)標準增益/偏移：10mV/°C的傳感器增益和500mV的0°C偏移，簡化了與汽車ADC的接口。
4. 寬電源范圍：LM50HV-Q1的電源范圍為3V至36V，適用于無LDO的應(yīng)用；LM50-Q1的工作電源范圍為4.5V至10V。
5. 高精度：在不同溫度范圍內(nèi)具有不同的精度，如LM50HV-Q1在20°C至70°C范圍內(nèi)的最大精度為±2°C。
6. 低靜態(tài)電流：LM50HV-Q1的典型靜態(tài)電流為52μA，LM50-Q1的典型靜態(tài)電流為95μA。
7. 標準封裝：采用標準的SOT-23-3封裝，便于安裝和布局。

二、產(chǎn)品對比

為了更好地了解LM50-Q1和LM50HV-Q1的優(yōu)勢，我們將它們與其他類似產(chǎn)品進行對比。

從對比中可以看出，LM50-Q1和LM50HV-Q1在溫度范圍、電源電壓和功能安全能力等方面具有一定的優(yōu)勢，能夠滿足不同應(yīng)用場景的需求。

三、引腳配置與功能

四、電氣特性

絕對最大額定值

在使用這兩款傳感器時，需要注意其絕對最大額定值，以避免設(shè)備損壞。例如，LM50-Q1的電源電壓范圍為-0.2V至12V，LM50HV-Q1的電源電壓范圍為-0.2V至39.6V。

電氣特性參數(shù)

包括溫度精度、輸出電壓偏移、溫度系數(shù)、輸出阻抗等參數(shù)。例如，LM50-Q1在25°C時的溫度精度為±3°C，輸出電壓偏移在0°C時為500mV，溫度系數(shù)為9.7至10.3mV/°C。

五、典型應(yīng)用

全量程攝氏溫度傳感器

LM50-Q1和LM50HV-Q1可以作為全量程攝氏溫度傳感器使用，其輸出電壓與溫度呈線性關(guān)系，便于與其他電路集成。在設(shè)計時，需要考慮電源電壓、輸出阻抗、精度等參數(shù)。

設(shè)計要點

1. 電容旁路和負載：這兩款傳感器能夠很好地處理電容負載，在一般情況下可以驅(qū)動高達1μF的電容負載。在噪聲環(huán)境中，建議在+Vs和GND之間添加0.1μF的電容以旁路電源噪聲電壓，在VO和地之間添加電容以形成低通濾波器。
2. 避免啟動電源毛刺：為了避免啟動電源響應(yīng)時出現(xiàn)毛刺，特別是在不使用旁路電容的情況下，需要根據(jù)不同的工作溫度范圍和電源斜坡率選擇合適的負載電容。
3. LM50HV-Q1自熱問題：LM50HV-Q1的溫度精度會受到自熱的影響，隨著電源電壓的增加，溫度誤差會增大。在設(shè)計時需要考慮熱阻和功耗對溫度誤差的影響。

系統(tǒng)示例

1. 攝氏恒溫器或風(fēng)扇控制器：基于施密特觸發(fā)電路，通過調(diào)整電阻值可以設(shè)置上下溫度閾值，實現(xiàn)對環(huán)境溫度的監(jiān)測和控制。
2. 溫度到數(shù)字轉(zhuǎn)換器：通過ADC和電壓參考將LM50-Q1/LM50HV-Q1的輸出電壓數(shù)字化，便于后續(xù)處理。
3. 電壓到頻率轉(zhuǎn)換器：使用LM131將溫度轉(zhuǎn)換為頻率，通過選擇不同的電阻和電容值可以調(diào)整頻率范圍。

六、布局與熱考慮

布局指南

LM50-Q1和LM50HV-Q1可以像其他集成電路溫度傳感器一樣容易應(yīng)用。可以將其粘貼或固定在表面上，以測量表面溫度。為了提供良好的熱導(dǎo)率，芯片背面直接連接到GND引腳。同時，需要注意保持設(shè)備和布線的絕緣和干燥，避免泄漏和腐蝕。

熱考慮

不同條件下的熱阻會影響傳感器的溫度測量精度。例如，LM50-Q1（舊芯片）在無散熱片的靜止空氣中的熱阻為291.9°C/W，在有小散熱鰭片的移動空氣中的熱阻為180°C/W。

七、總結(jié)

LM50-Q1和LM50HV-Q1是兩款性能出色的汽車級模擬溫度傳感器，具有高精度、寬電源范圍、功能安全能力等優(yōu)點。在設(shè)計應(yīng)用時，需要根據(jù)具體需求選擇合適的型號，并注意引腳配置、電氣特性、布局和熱考慮等方面的問題。希望本文能夠?qū)?a target="_blank">電子工程師在使用這兩款傳感器時有所幫助。大家在實際應(yīng)用中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)交流分享。